Los modelos tridimensionales (3D) son indispensables para gestionar y operar las actividades de instrumentación de tuberías en la industria de petróleo y de gas. Un modelo 3D proporciona información más interactiva y representativa sobre el objeto real. Las tecnologías que pueden utilizarse para generar mapas 3D de instrumentación de tuberías son el escáner láser terrestre (TLS) y el escáner 3D portátil (HS).
Los modelos 3D creados se pueden agrupar en cuatro categorías: equipos, tuberías, estructuras y superficies.
- La categoría de equipos incluye tanques y separadores equipados con boquillas de conexión.
- La categoría de tubería incluye cilindros de tubería, válvulas y bridas.
- La categoría estructural incluye soportes de tubería y escaleras. La formación de un modelo 3D de la tubería se llevó a cabo con base en el escaneo del punto de nube y los estándares de tamaño.
- Esto también se hizo para las otras categorías de objetos. Después de obtener la forma de la tubería, la tubería se separó en grupos según su función para facilitar la identificación de la ruta del proceso. La siguiente es una explicación detallada del modelado 3D de cada objeto.
Cilindro de tubería
El modelado de cilindros de tubería se realiza automáticamente. El modelo se realiza de acuerdo con la apariencia de la nube de puntos ajustando los estándares de tamaño de tubería de acuerdo con las disposiciones de ASME y ANSI.
En la Figura 1 se muestra un ejemplo de un modelo de cilindro de tubería después de ajustarse al tamaño estándar. El ajuste estándar del tamaño de tubería se realiza después de obtener el plano del cilindro de tubería a partir de los resultados de la reconstrucción de la nube de puntos.
En esta figura, se observa que hubo desviaciones en el tamaño de la tubería reconstruida, por ejemplo, desviaciones en una tubería de 6 pulgadas de diámetro con un diámetro de 5,5 pulgadas o 4,5 pulgadas en el momento de la reconstrucción del cilindro de la tubería.
¿A qué se deben estas desviaciones?
Estas desviaciones pueden ocurrir debido a la imprecisión de seleccionar muestras de nubes de puntos como referencia para reconstruir el modelo. Debido a la ausencia de un diagrama de tubería e instrumentación (P&ID), estas desviaciones se identificaron manualmente de acuerdo con los tamaños de tubería habituales según la experiencia de modelado de expertos.
Codo
El radio de curvatura estándar del codo de la tubería se determinó a partir de la nube de puntos. Debido a la ausencia de P&ID, el tamaño del radio de curvatura se obtuvo experimentando con cada tamaño disponible hasta que un codo tuvo la geometría exacta que coincidía con la nube de puntos. En la figura 2 puede verse un ejemplo de modelado de codos.
Equipamiento
El grupo de equipos estaba formado por dos tanques y un separador. El modelado se realizó automáticamente reconstruyendo la nube de puntos en un plano de superficie cilíndrica. En la Figura 3 puede verse un ejemplo de los resultados del modelo del tanque.
Válvula
El modelado de la válvula se realizó descomponiendo primero las nubes de puntos de la válvula en varias estructuras básicas. A continuación, cada parte se modeló por separado reconstruyendo su estructura básica en un plano de superficie de geometría básica, por ejemplo, cilíndrica. Por último, estos objetos separados se fusionaron en un objeto completo. La figura 4 muestra un ejemplo de las nubes de puntos de la válvula y su modelo 3D.
Estructura
En los objetos que no eran de acero, el modelado estructural se hizo manualmente. El modelado de los objetos de acero se hizo automáticamente ajustándose a tamaños estándar. La figura 5 muestra un ejemplo de modelo estructural.
Grupo de tuberías
En la Figura 6 puede verse un ejemplo de modelo con un grupo de tuberías según su función. Los colores representan las funciones de las tuberías, como proceso de gas, proceso de líquidos, proceso de agua, drenaje, gasóleo, instrumento de agua, servicio de agua. Los colores muestran la función de cada tubería, por ejemplo, las tuberías cian son para el aire, las azules para el agua, las rojas para el drenaje y las amarillas para el gas. En la figura también puede verse un modelo general de la instrumentación de tuberías.
Consideraciones finales
La densidad de la nube de puntos obtenida aumentará significativamente al integrar los datos de observación HS. Esto ocurre porque la distancia de medición está muy cerca del objeto en comparación con cuando se utiliza escáner láser terrestre. Con un alto nivel de densidad, los detalles de los objetos complejos se modelan mejor.
Los datos HS pueden combinarse con datos del escáner láser terrestre para complementar los datos TLS. La combinación se llevó a cabo de acuerdo con las normas de registro entre nubes.
Hay tres aspectos que deben tenerse en cuenta durante el proceso de combinación: el uso de datos georreferenciados como referencia, el uso del mismo factor de escala y unidad de medida, y el solapamiento de partes entre los dos conjuntos de datos de escaneado.
Los invitamos a revisar el siguiente artículo Scan to BIM: Integrando el Escaneo Láser 3D.
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